劉慶紅 中鐵二十三局集團(tuán)第二工程有限公司

OF/23B塔式起重機(jī)高空解體方法

劉慶紅 中鐵二十三局集團(tuán)第二工程有限公司

論述北京第五勘察設(shè)計(jì)院8號(hào)住宅樓工程施工選用OF/23B型固定式塔式起重機(jī)高空解體拆除的方法。

塔式起重機(jī)；屋面吊；高空解體

北京第五勘察設(shè)計(jì)院8號(hào)住宅樓工程是我公司二十一世紀(jì)初以來，建設(shè)規(guī)模較大的一座高層建筑工程，建設(shè)面積11000m2，建設(shè)高度57m，共計(jì)19層。工程施工中選用OF/23B型固定式自升塔式起重機(jī)，承擔(dān)垂直運(yùn)輸和設(shè)備吊裝工作。該塔機(jī)起重臂長(zhǎng)度50m，塔身總高度78m，中間放置兩道附著架。

圖1 塔機(jī)位置圖

一、拆除方案的確定

OF/23B塔機(jī)高空解體拆除，在我們公司還是第一次，專業(yè)技術(shù)不熟悉，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為了短時(shí)間安全拆除塔機(jī)，保證下一步工序（門衛(wèi)室）按期施工，我們進(jìn)行了全面的技術(shù)論證并結(jié)合塔機(jī)現(xiàn)狀和施工條件，設(shè)計(jì)了屋面吊安裝在屋面上，利用其活動(dòng)吊臂和自身輔助功能，在高空解體OF/23B塔機(jī)。

其拆除程序?yàn)椋?/p>

利用屋面吊拆除塔機(jī)第五、六節(jié)起重臂→拆除第一、二、三、四平衡重塊→拆除第三、四節(jié)起重臂→拆除第五平衡重塊→拆除第一、二節(jié)起重臂→拆除卷揚(yáng)機(jī)、配電箱→拆除平衡臂→拆除塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)→拆除塔帽→拆除回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)→拆除套架→拆除基礎(chǔ)節(jié)。

這種拆除方案，盡管高空作業(yè)量多些，但吊裝機(jī)械輕便靈活，平穩(wěn)可靠，塔身自降重量減輕，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，加上工人技術(shù)熟練，勞動(dòng)效率提高，可以大大縮短工期，工程費(fèi)僅用6萬余元。

二、屋面吊設(shè)計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)介

用于塔機(jī)拆除的屋面吊是自制的起重設(shè)備，其構(gòu)造為在型鋼基座上安裝鋼管人字拔桿，鋼格構(gòu)吊臂，回轉(zhuǎn)裝置和雙筒卷揚(yáng)機(jī)，通過8條纜風(fēng)繩鎖錨固在屋面上。整臺(tái)機(jī)械的零部件均用螺栓或銷軸連接，拆裝非常方便。見圖2。

圖2 屋面吊構(gòu)造圖

屋面吊的工作原理：人字拔桿及活動(dòng)吊臂為主要承重結(jié)構(gòu)，卷揚(yáng)機(jī)的兩個(gè)卷筒分別通過滑輪組吊物或變幅，立式卷揚(yáng)機(jī)由交叉的鋼絲繩帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤促使吊臂回轉(zhuǎn)。經(jīng)風(fēng)繩固定在屋面結(jié)構(gòu)上，保持機(jī)械的平衡。

屋面吊的機(jī)械性能：起重高度隨建筑物高度決定?；剞D(zhuǎn)半徑3～8m，最大起重量10t。

三、屋面結(jié)構(gòu)承載力核算

（一）OF/23B塔式起重機(jī)主要部件重量

從塔機(jī)說明書中查得：

?

（二）屋面吊支座反力計(jì)算

屋面吊人字拔桿高度H=6.0m，兩根為φ168×10厚壁鋼管，立軸為φ130×16特厚鋼管，兩根斜支撐為φ120×10厚壁鋼管，活動(dòng)吊臂為鋼格構(gòu)架，長(zhǎng)度L=16.0m，工作幅度Q=60°，機(jī)座平面尺寸為4.0×3.0m，前邊梁為兩根20#槽鋼，其他三個(gè)邊梁及中撐為12#槽鋼，兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)及配電箱也安裝在機(jī)座上，纜風(fēng)繩8根φ 22鋼絲繩，與地面夾角α=30，變幅繩φ 15.5.鋼絲繩穿4-5滑輪組，起重繩φ15.5鋼絲繩穿4-5滑輪組。

圖3 屋面吊設(shè)計(jì)圖

1、屋面吊幾何尺寸計(jì)算

吊架及卷揚(yáng)機(jī)重G2=2.5t

3、起重繩拉力計(jì)算

圖4 滑輪組

4、作用在吊臂下端的軸向壓力N

(1)變幅滑輪組對(duì)吊架的壓力N3

變幅繞出繩的拉力與起重繞出繩拉力不同時(shí)考慮。

（3）吊架自重產(chǎn)生的壓力N5

當(dāng)屋面吊起重作業(yè)時(shí)，重心前移，考慮最不利的情況下整個(gè)吊架的壓力都傳給前面的兩個(gè)支座。故

6、作用在吊架前支座上的垂直壓力

7、分配在吊架前支座每個(gè)支點(diǎn)上的壓力

（三）XL6-18屋面梁承載力計(jì)算

利用屋面吊拆除OF/23B塔機(jī)的塔帽、回轉(zhuǎn)、套架等大部件時(shí)，屋面吊兩個(gè)前支座，安置在KJ19和XL6-18屋面梁上，距女兒墻1.5m。XL6-18梁的斷面小于KJ19梁，可以只核算XL6-18梁的承載能力。

1、荷載計(jì)算

（1）屋面荷載：

水泥砂漿找平層1900×0.06=114.0Kg/m2

水泥珍珠巖保溫層250×0.15=37.5Kg/m2

爐渣找坡層800×0.15=120.0 Kg/m2

卷材防水層 0.5 Kg/m2

施工荷載 100.0 Kg/m2

計(jì) 372.0 Kg/m2

（2）結(jié)構(gòu)自重：

樓板自重 2500 ×0.1=250.0 Kg/m2

樓板抹灰層 1600×0.02=32.0 Kg/m2

梁自重2500×0.25×0.4=250.0 Kg/m2

梁抹灰層1600×0.8×0.02=25.6 Kg/m2

（3）化為線荷載

（4）屋面吊支座反力化為線荷載

屋面吊安裝時(shí)，在支座下面沿梁長(zhǎng)度方向鋪設(shè)1根枕木，將上部傳來的集中載荷載轉(zhuǎn)化為均勻載荷加到XL6-18屋面梁的半跨上。

2、彎矩計(jì)算

（1）原設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生的彎矩

（2）吊架支座荷載產(chǎn)生的彎矩

（3）最大彎矩疊加（近似）

3、XL6-18梁承載能力核算

已知梁截面尺寸，寬度b=25cm，高度h=50cm，樓板厚度hf′=10cm，鋼筋混凝土等級(jí)C35，鋼筋Ⅱ級(jí)，實(shí)配4-φ18，作用在梁上的最大彎矩

查表：C35鋼筋混凝土計(jì)算強(qiáng)度fcm=190 Kg/cm2

Ⅱ級(jí)鋼計(jì)算強(qiáng)度 fy=3100 Kg/cm2

計(jì)算：梁的有效高度：h0=h-as=50-3.5=46.5cm

受力鋼筋面積：As=2.545×4=10.18 cm2

翼緣計(jì)算寬度：按翼緣高度考慮

（2）核算配筋面積

受力面計(jì)算高度：

四、結(jié)構(gòu)安全保證措施

1、屋面基層結(jié)構(gòu) 軸鋼筋混凝土梁間距為3600mm，其中KJ19截面為300×650，XL6-18 截面為250×500，板厚為100，而屋面吊機(jī)座兩個(gè)前支點(diǎn)間距為4000mm，因此屋面吊安裝時(shí)，兩個(gè)前支點(diǎn)必須分別支撐在KJ19和XL6-18梁上，并距軸女兒墻1.5m。

圖5 屋面吊安裝圖

2、相比之下，XL6-18梁截面較小，承載力較低，屋面吊底腳傳來的集中荷載，必須變換為均布荷載作用在該梁上，為此屋面吊安裝時(shí)，應(yīng)按梁跨度方向，并排鋪設(shè)兩根枕木，枕木底面滿鋪砂漿，使之與樓板密貼。

3、經(jīng)過核算XL6-18梁承載力安全儲(chǔ)備只有1.07，為確保安全起見，擬將XL6-18梁上的荷載傳給下層樓板梁一部分，故在屋面XL6-18梁底面下，居跨中彎矩最大處及兩側(cè)，共加3根截面不小于120×120的木柱支撐。

4、當(dāng)拆除塔機(jī)大部件時(shí)，應(yīng)將重物直接落到地面上，不得在層面上存放，以免增加臨時(shí)荷載。

5、屋面作業(yè)時(shí)，吊卸的重物，地面上應(yīng)設(shè)人牽引，避免沖撞建筑物。

五、采用屋面吊拆除塔機(jī)方法

（一）第三、四、五、六節(jié)起重臂拆除

該塔機(jī)起重臂共有六節(jié)組成，第一～四節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)10m，第五、六節(jié)長(zhǎng)5m，共分兩次拆除，第一次拆除三～六節(jié)，第二次拆除一、二節(jié)。

1、將塔機(jī)起重臂回轉(zhuǎn)到屋面上空，沿起重臂下弦桿兩側(cè)鋪設(shè)通長(zhǎng)人行通道及欄桿。

2、摘掉起重吊鉤，起重鋼絲繩收回卷揚(yáng)機(jī)，將變幅跑車退到起重臂根部，牽引鋼絲繩解開，收回卷揚(yáng)機(jī)。

3、采用兩副φ24鋼絲繩套及兩個(gè)15t手拉葫蘆，前繩套綁扎在第三節(jié)起重臂頭部，后繩套綁扎在塔帽頂端，拉緊，摘掉起重臂第二道拉桿。如圖7。

圖7 臨時(shí)拉索設(shè)置

4、在拆除節(jié)的后一節(jié)起重臂的末端，用φ100的小圓木綁扎一個(gè)人字滑輪架，背后加設(shè)兩根斜支撐，頂端懸掛雙聯(lián)滑輪。

5、用一根φ15.5鋼絲繩套穿過雙聯(lián)滑輪，前繩頭綁扎在拆卸節(jié)起重臂的前端，后繩頭用5t吊鏈滑車固定在后節(jié)的始端，拉緊。

6、將主卷揚(yáng)起重鋼絲繩穿過雙聯(lián)滑輪，繩頭綁扎在拆除節(jié)起重臂的始端，拉緊。

7、退出拆除節(jié)始端下弦桿的連接鋼銷，換上兩根較細(xì)的銷軸；退出上弦桿連接鋼銷；拆除人行通道及欄桿。

8、放松手拉葫蘆，使拆除節(jié)起重臂慢慢下垂。

9、摘掉鋼絲繩套，退出臨時(shí)細(xì)銷軸，起重鋼絲繩受力。

10、回轉(zhuǎn)起重臂前端出墻外，放松起重鋼絲繩，起重臂節(jié)落地，收回鋼絲繩。

拆除方法及過程見圖8。

圖8 起重臂拆除方法

以此類推，依次拆除各節(jié)起重臂，但在拆除第三節(jié)時(shí)，應(yīng)先摘掉兩根臨時(shí)拉索繩。

（二）平衡重拆除

該機(jī)平衡垂系5塊鋼筋混凝土塊，其中G14塊，重3.1t，G21塊，重3.7t，共分兩次拆除，第一次拆除4塊，第二次拆除1塊。

1、將塔機(jī)平衡臂回轉(zhuǎn)到屋面上方，屋面吊回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)。

2、回轉(zhuǎn)屋面吊臂，使屋面吊起重吊鉤對(duì)正欲拆除的平衡垂塊。

3、平衡垂塊穿繩套，掛鉤。

4、開動(dòng)屋面吊，使吊鉤受力，退出配重塊的懸掛鋼銷。

5、屋面吊繼續(xù)起鉤，將配重塊提出配重架。

6、回轉(zhuǎn)塔機(jī)平衡臂，離開屋面吊作業(yè)空間。

7、回轉(zhuǎn)屋面吊臂，使配重塊移出墻外。

8、屋面吊落鉤將平衡垂塊降落到地面。

（三）第一、二節(jié)起重臂拆除

第一、二兩節(jié)起重臂連接在一起，利用屋面吊一次拆除。

1、拆除起重臂上兩根臨時(shí)拉索及手拉葫蘆。

2、利用2根φ15.5鋼絲繩套，繞過塔帽頂端的定滑輪，前繩頭綁扎在起重臂拉桿的后端，后繩頭掛上5t手拉葫蘆，再用一根繩套掛在平衡臂后部的滑輪軸上，拉緊繩套。

3、利用屋面吊鉤，穿雙繩套，將起重臂吊起，使起重臂拉桿卸荷放松，退出拉桿連接銷軸。

4、放松手拉葫蘆，將兩道拉桿放下，落在起重臂的托架上。

5、摘下鋼絲繩套及手拉葫蘆。

6、拆除起重臂根部的變幅限位器，退出起重臂連接銷軸。

7、屋面吊起鉤、轉(zhuǎn)臂、落鉤，將起重臂降至地面。

拆除方法見圖9。

圖9 拆除方法

（四）主卷揚(yáng)拆除

主卷揚(yáng)包括卷揚(yáng)機(jī)及配電箱。

1、將塔機(jī)平衡臂回轉(zhuǎn)到平行外墻面的位置，并在屋面吊回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)。

2、切斷卷揚(yáng)機(jī)電源，撤掉電源線，分離配電箱。

3、拆除作業(yè)平臺(tái)的一側(cè)護(hù)欄，退出主卷揚(yáng)機(jī)固定鋼銷。

4、利用兩根φ11.5鋼絲繩套，穿掛在卷揚(yáng)機(jī)底盤上，將屋面吊鉤回轉(zhuǎn)到卷揚(yáng)機(jī)上方掛鉤。

5、起鉤、轉(zhuǎn)臂，將卷揚(yáng)機(jī)從平衡臂一側(cè)拉索下吊起。

6、手搖塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將平衡臂移出屋面吊回轉(zhuǎn)半徑范圍。

7、屋面吊變幅、落鉤，將卷揚(yáng)機(jī)降到地面。

(五)平衡臂拆除

1、手搖塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平衡臂，回轉(zhuǎn)到平行外墻面的位置。

2、將屋面吊鉤回轉(zhuǎn)到平衡臂上方。

3、用兩根鋼絲繩套，穿掛在平衡臂的是個(gè)吊耳上，掛鉤。

4、屋面吊起鉤受力，拆除平衡索及鋼銷，退出平衡臂連接鋼銷。

5、繼續(xù)起吊、轉(zhuǎn)臂、落鉤，將平衡臂降落到地面。

將屋面吊旋轉(zhuǎn)90°，面對(duì)塔身方向，安裝在位置Ⅱ上，人字拔桿垂直軸，兩個(gè)前支點(diǎn)分別支撐在KJ19及XL6-18梁上，支座應(yīng)按計(jì)算要求鋪墊，纜風(fēng)繩倒換方向，屋面結(jié)構(gòu)按要求支撐。屋面吊安裝及結(jié)構(gòu)支撐見附圖，圖5，圖6。用于拆除塔身、塔帽、回轉(zhuǎn)、套架、基礎(chǔ)節(jié)。

（六）塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拆除

1、將屋面吊的吊鉤懸掛固定繩套，回轉(zhuǎn)到塔身套架外側(cè)的懸臂架上方。

2、退出標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上端的連接鋼銷和下端的連接鋼銷。

3、油壓缸給油，套架起升。

4、將扁擔(dān)梁推進(jìn)套架，給標(biāo)準(zhǔn)節(jié)掛上吊環(huán)。

5、繼續(xù)油壓，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)隨回套架起升，使下端脫離連接板。

6、沿懸臂架推出扁擔(dān)梁，使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)移出套架。

7、屋面吊掛鉤、轉(zhuǎn)桿，使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)隨懸臂梁，從懸臂梁內(nèi)抽出。

8、落鉤將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)降落到地面。

9、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)摘鉤后，將扁擔(dān)梁吊起，送回懸臂架內(nèi)。

10、扣緊油壓裝置上支撐架，拔開下支撐架，油壓缸給油，活塞伸出，推動(dòng)下支撐架下降，再扣緊油壓裝置下支撐架，拔開上支撐架。油壓缸回油，活塞收回，帶動(dòng)套架降落。再經(jīng)過一個(gè)往復(fù)，使套架降落到預(yù)定位置?？劬o上、下支撐架，拆除下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。如此循環(huán)，拆除全部標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

（七）塔帽拆除

1、先將駕駛室的安裝連接螺栓解開，用屋面吊摘下，放到地面上。

2、退出塔帽底腳的連接銷軸及錨栓，解開爬梯。

3、在塔帽頂端穿繩套、掛鉤、起吊、轉(zhuǎn)臂、落鉤，將塔帽落到地面，拆除作業(yè)平臺(tái)及欄桿。

（八）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)拆除

1、退出下面四腳的連接銷軸。

2、穿雙繩套四點(diǎn)起吊。

3、掛鉤、起吊、轉(zhuǎn)臂、落鉤，將回轉(zhuǎn)裝置放到地面。

（九）套架拆除

1、拆除油泵、油管路及電線路。

2、拆除作業(yè)平臺(tái)及其欄桿。

3、在套架頂端穿雙繩套、掛鉤、起吊，吊鉤受力。

4、將油壓裝置上支撐拔開，起鉤、套架提升一半。

5、檢查油壓裝置上下支撐，并全部拔開，繼續(xù)起鉤提升，將套架從塔身基礎(chǔ)節(jié)上端抽出。

6、轉(zhuǎn)桿、落鉤，將套架放到地面上。

7、倒鉤將套架放倒，拆卸油壓裝置。

（十）基礎(chǔ)節(jié)拆除

1、退出底腳連接銷軸。

2、在基礎(chǔ)節(jié)上端穿掛雙繩套，掛鉤、起吊、轉(zhuǎn)臂、落鉤，將基礎(chǔ)節(jié)放到地面上。

3、倒鉤將基礎(chǔ)節(jié)放倒。

六、利用屋面吊拆除效果及前景展望

此次利用屋面吊高空拆除OF/23B塔式起重機(jī)解決了障礙情況下解體塔機(jī)的實(shí)際問題，屋面吊解體塔機(jī)科學(xué)合理，組織嚴(yán)密，配合協(xié)調(diào)，而且費(fèi)用低，工程進(jìn)展非常順利。整個(gè)施工過程僅用9天，其中設(shè)備安裝1.5天，設(shè)備拆除1.5天，純拆除塔機(jī)時(shí)間6天，沒有發(fā)生任何人身設(shè)備事故，建筑物各個(gè)部位保持完好無損，確保下一步工程提前開工，提高整體工程工作效率，具有障礙情況下空中解體塔機(jī)的推廣價(jià)值。

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版.化學(xué)工藝出版社

[2]OF/23B塔式起重機(jī)說明書

[3] 混凝土結(jié)構(gòu).武漢工業(yè)大學(xué)出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.089